科里奥利质量流量计一次仪表建模与流量管幅值控制方法研究

摘要

科里奥利质量流量计能够直接高精度地测量流体质量，是当前发展最为迅速的流量仪表之一。但是，当用科里奥利质量流量计测量批料流/气-液两相流时，流量管的阻尼会迅速增大。而模拟驱动由于其驱动增益有限和增益控制算法简单，无法维持流量管稳幅振动，甚至可能使流量管停振。 为了将科里奥利质量流量计应用于批料流/两相流的测量，我们研究数字驱动。首先，建立科里奥利质量流量计一次仪表的时变数学模型。通过模拟驱动实验和Simulink仿真，确定高准公司CNG050型一次仪表的时变数学模型参数。其次，研究用于数字驱动的非线性幅值控制算法，并提出改进方案--在非线性幅值控制算法的基础上增加变比例控制。根据牛津大学对两相流进行实验的数据，确定在两相流发生过程中阻尼比变化的规律。通过Simulink仿真和实验来检验数字驱动中流量管的幅值控制算法。仿真与实验的结果表明，改进的非线性幅值控制算法可以提高流量管的启振速度，保证测量批料流/两相流时流量管振动的稳定性。最后，研究了流量管振幅全数字控制中的两种波形合成方法。

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致谢

第一章 绪论

1.1研究目的和意义

1.2科里奥利质量流量计的组成

1.3国内外研究现状

1.4课题来源和本文的主要内容

第二章 一次仪表的数学模型

2.1一次仪表时不变数学模型

2.2一次仪表时变数学模型

第三章 流量管振幅的模拟控制方法

3.1流量管自激振动原理

3.2模拟驱动电路分析与实验

3.3模拟控制方法仿真

第四章 流量管振幅的半数字控制方法

4.1半数字控制电路

4.2非线性幅值控制算法

4.2.1控制算法原理

4.2.2 PI控制器研究

4.2.3 Simulink仿真框图

4.3常规流量仿真和实验

4.4批料流/两相流仿真

4.5算法改进

4.5.1常规流量仿真和实验

4.5.2批料流/两相流仿真

第五章 流量管振幅的全数字控制方法

5.1全数字控制方法原理

5.2全数字控制方法仿真

5.3驱动信号的波形合成方法

5.3.1采用DDS的方法合成驱动信号

5.3.2采用递归算法合成驱动信号

第六章 总结和展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

硕士阶段撰写的论文